(57)【要約】【課題】  話者の発話区間を精緻かつ効率的に検出可能な発話判別装置を実現する。【解決手段】  発振部１２はマイクロ波を発振して、送受信部１４に供給する。送受信部１４は、話者の唇に向けてマイクロ波を送出し、その反射波を受信する。混合部１５は、発振部１２が発振したマイクロ波と受信した反射波とを周波数混合し、混合波を生成する。発話判定部１７は、混合波から、送出波と反射波との間の周波数の違いに相当する成分を検出し、その周波数成分が所定の閾値よりも大きいか否かを判別する。閾値よりも大きいと判別すると、話者が発話していると判定して、発話判定部１７は所定レベルの信号を音声切替部１８に供給する。音声切替部１８は、信号の供給を受けて、音声出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
話者による発話が行われているか否かを検出する発話判別装置であって、
話者に当てるための出力波を生成する出力波生成手段と、
生成された前記出力波を送出する出力波送出手段と、
話者に当たって反射した前記出力波の反射波を受信する受信手段と、
前記出力波と前記反射波との間の周波数の違いに基づいて、話者が発話しているか否かを判別する発話判別手段と、
を備えることを特徴とする発話判別装置。
【請求項２】
前記出力波と前記反射波とを混合して混合波を生成する混合波生成手段をさらに備え、
前記発話判別手段は、前記混合波の周波数成分から前記出力波の周波数と前記反射波の周波数との違いに相当する成分を検出し、該成分に基づいて、話者が発話しているか否かを判別する、
ことを特徴とする請求項１に記載の発話判別装置。
【請求項３】
前記出力波および前記反射波はマイクロ波であり、
前記発話検出手段は、該マイクロ波のドップラ効果によって生じる前記反射波と前記出力波との間の周波数の違いに基づいて、話者が発話しているか否かを判別する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発話判別装置。
【請求項４】
話者の発話音声を集音し、音声信号に変換して出力するマイクロホン装置であって、
話者に当てるための所定周波数の出力波を生成する出力波生成手段と、
生成された前記出力波を送出する出力波送出手段と、
話者に当たって反射した前記出力波の反射波を受信する受信手段と、
前記出力波と前記反射波との周波数の差異に基づいて、話者が発話しているか否かを判別する発話判別手段と、
話者の発話による音波を取得する音波取得手段と、
前記音波取得手段が取得した音波に基づいて、音声を生成して出力する出力手段と、
を備え、
前記出力手段は、前記発話判別手段の判別により話者が発話していると判別した場合にのみ、音声を外部に出力する、
ことを特徴とするマイクロホン装置。
【請求項５】
話者による発話が行われているか否かを検出するための発話判別方法であって、
話者に当てるための出力波を生成するステップと、
生成された前記出力波を送出するステップと、
話者に当たって反射した前記出力波の反射波を受信するステップと、
前記出力波と前記反射波との周波数の差異に基づいて、話者が発話しているか否かを判別するステップと、
を備えることを特徴とする発話判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホン装置、発話判別装置および発話判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロホン装置、通称「マイク」は、その用途の広がりや使用機会の増加に応じて、ますます高性能なものが求められている。こうした求めに応じて、音声出力時において特に問題となる雑音の混入に対処するため、雑音を除去した上で音声伝達を行うことが可能なマイクロホン装置が考えられた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
こうした雑音の除去のような認識率改善処理を行う場合、例えば、発話区間の情報を誤って取得していると、話者が話し出す前の状態と話者が既に話し始めている状態とを混同して処理を行うことになり、思うように性能の向上が図れない。そのため、話者が発声している時間（発話区間）の情報を取得し、発話に合わせて処理を行う必要がある。そこで、発話区間の情報を適切に取得するための方法として、画像認識やカメラ等を用いて人間の唇の動きを検出する研究が、ＡＴＲ（国際電気通信基礎技術研究所）等において為されている。
【特許文献１】特開２００３−１１１１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、発話区間の情報を取得する方法として、画像認識やカメラによる人間の唇の動きの検出を用いる場合、その実現のための機材自体が非常に大きなものとなり、金額も高価なものとなってしまう。また、システム全体を実現するためのＣＰＵのリソースも大きなものになってしまう。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであり、簡易な構成で話者の発話区間を効率的に検出可能な発話判別装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る発話判別装置は、
話者による発話が行われているか否かを検出する発話判別装置であって、
話者に当てるための出力波を生成する出力波生成手段と、
生成された前記出力波を送出する出力波送出手段と、
話者に当たって反射した前記出力波の反射波を受信する受信手段と、
前記出力波と前記反射波との間の周波数の違いに基づいて、話者が発話しているか否かを判別する発話判別手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記出力波と前記反射波とを混合して混合波を生成する混合波生成手段をさらに備え、
前記発話判別手段は、前記混合波から前記出力波の周波数と前記反射波の周波数との差分に相当する周波数成分を検出して、話者が発話しているか否かを判別することが望ましい。
【０００８】
前記出力波および前記反射波はマイクロ波であり、
前記発話検出手段は、該マイクロ波のドップラ効果によって生じる前記反射波と前記出力波との間の周波数の違いに基づいて、話者が発話しているか否かを判別することが望ましい。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るマイクロホン装置は、
話者の発話音声を集音し、音声信号に変換して出力するマイクロホン装置であって、
話者に当てるための所定周波数の出力波を生成する出力波生成手段と、
生成された前記出力波を送出する出力波送出手段と、
話者に当たって反射した前記出力波の反射波を受信する受信手段と、
前記出力波と前記反射波との周波数の差異に基づいて、話者が発話しているか否かを判別する発話判別手段と、
話者の発話による音波を取得する音波取得手段と、
前記音波取得手段が取得した音波に基づいて、音声を生成して出力する出力手段と、
を備え、
前記出力手段は、前記発話判別手段の判別により話者が発話していると判別した場合にのみ、音声を外部に出力する、
ことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る発話判別方法は、
話者による発話が行われているか否かを検出するための発話判別方法であって、
話者に当てるための出力波を生成するステップと、
生成された前記出力波を送出するステップと、
話者に当たって反射した前記出力波の反射波を受信するステップと、
前記出力波と前記反射波との周波数の差異に基づいて、話者が発話しているか否かを判別するステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、話者の発話区間を精緻かつ効率的に検出可能なマイクロホン装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係るマイクロホン装置１は、集音部１１と、発振部１２と、信号分離部１３と、送受信部１４と、混合部１５と、整流部１６と、発話判定部１７と、音声切替部１８と、から構成される。尚、マイクロホン装置１は、いわゆる「ピンマイク」のような外形を有しており、図２に模式的に示すように、マイクロホン装置１を用いて発話音声の伝達を行おうとする話者（以下、話者Ｓ）の口元に予めセットされた状態で使用される。
【００１３】
集音部１１は、ＥＣＭ（エレクトレット・コンデンサ・マイクロホン）等の集音機器から構成され、マイクロホン装置１を用いて発話音声の伝達を行おうとする話者（以下、話者Ｓ）が発した音声（音波）を集音する。そして、集音した音波を電気信号に変換し、音声切替部１８を介して所定の音声出力装置（図示せず）に供給する。
【００１４】
発振部１２は、所定周波数のマイクロ波を発生させる信号源であり、ガンダイオード等の発振素子から構成される。発振部１２は、発生させたマイクロ波を送受信部１４に供給し、外部へと送出させる。
【００１５】
信号分離部１３は、同一の伝送路を通過する複数種類の波を分離するためのものであり、サーキュレータ等から構成される。信号分離部１３は、発振部１２が発振したマイクロ波と、送受信部１４を介して受信した反射波（送受信部１４から送出されたマイクロ波が話者Ｓに当たって跳ね返った反射波）とを分離して出力する。
【００１６】
送受信部１４は、パッチアンテナ等のアンテナ機器から構成され、送信アンテナ１４１と受信アンテナ１４２とを備える。送受信部１４は、発振部１２から供給されたマイクロ波を送信アンテナ１４１を介して外部に送出する。また、送受信部１４は、外部に送出したマイクロ波が話者Ｓ（の唇）に当たって跳ね返った反射波を受信アンテナ１４２を介して受信する。
【００１７】
混合部１５は、乗算器等から構成され、発振部１２によって発生され送受信部１４を介して外部に送出されるマイクロ波（送出波）と、送出波が話者Ｓに当たって跳ね返ったマイクロ波（反射波）と、を受信してこれらを周波数混合し、混合波を生成する。
【００１８】
尚、ここでは、前述したように、送出波は話者Ｓの唇に向けて送出されるため、唇に動きがある場合には、反射波の周波数はドップラー現象により送出波の周波数と異なる値になる。この反射波の周波数は、対象物の移動速度に応じた値をとるものである。混合部１５は、送出波と反射波とを乗算して、送出波の周波数と反射波の周波数との差分周波数に相当する交流成分を含む混合波を生成する。
【００１９】
整流部１６は、ＳＢＤ（ショットキ・バリア・ダイオード）等の整流素子から構成され、混合部１５によって生成された混合波を整流する。
【００２０】
発話判定部１７は、図示するように演算増幅器（オペアンプ）等を備え、整流部１６から供給された交流信号の周波数が所定の閾値を超えているか否かを判別する。そして、閾値を超えている、すなわち口が大きく速く動いたと判別すると、話者Ｓが発話を行っている（唇を動かしている）と判定して、所定レベルの信号を音声切替部１８に供給する。
【００２１】
音声切替部１８は、モーメンタリ型のスイッチ等から構成され、発話判定部１７から所定レベルの信号を供給されると、音声出力についてのスイッチをＯＮに設定する。尚、音声切替部１８は、発話判定部１７から所定レベルの信号が供給されない場合、音声出力をＯＦＦの状態で維持し続ける（オンに切り替えない）。
【００２２】
次に、本実施の形態に係るマイクロホン装置１が行う処理動作について説明する。尚、マイクロホン装置１は、いわゆる「ピンマイク」のような外形を有しており、図２に模式的に示すように、マイクロホン装置１を用いて発話音声の伝達を行おうとする話者（以下、話者Ｓ）の口元に予めセットされた状態で使用される。したがって、送受信部１４からのマイクロ波は話者Ｓの唇に向けて送出される。以下、図３のフローチャートを参照して処理動作を説明する。尚、集音部１１を介した集音動作（音声取得動作）は、このフローチャートとは別に行われるものであり、ここでの説明は省略する。
【００２３】
発振部１２は、所定の周波数のマイクロ波を発振し、信号分離部１３を介して送受信部１４に供給する。送受信部１４の送信アンテナ１４１は、発振部１２から供給された所定周波数のマイクロ波を外部に向けて連続的に送出する（ステップＳ１０１）。前述したように、マイクロ波は話者Ｓの唇に向けて送出され、唇に当たって反射することにより反射波が発生する。
【００２４】
送受信部１４の受信アンテナ１４２は、反射波を受信する（ステップＳ１０２）。そして、受信した反射波を電気信号に変換し、信号分離部１３を介して混合部１５へと出力する。
【００２５】
混合部１５は、受信アンテナ１４２から供給された反射波と発振部１２から供給されたマイクロ波（送出波）とをミキシング（混合）する（ステップＳ１０３）。混合部１５は、ミキシングにより生成した信号を整流部１６に供給する。整流部１６は、混合部１５から供給された信号を整流し、発話判定部１７に供給する。
【００２６】
発話判定部１７は、整流部１６により供給された信号から、送出波と反射波との間の周波数の差に相当する信号を検出する（ステップＳ１０４）。そして、発話判定部１７は、検出した信号の信号レベルが所定の閾値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
【００２７】
閾値よりも大きいと判別すると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、発話判定部１７は、話者Ｓの唇が発話を示す運動をしている、すなわち発話していると判定して、音声切替部１８に音声出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替えさせるための所定レベルの信号を供給し、音声出力をＯＮに切り替えさせる（ステップＳ１０６）。一方、ステップＳ１０４で検出した信号の信号レベルが閾値以下であると判別すると（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、発話判定部１７は音声出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替えさせるための所定レベルの信号を音声切替部１８に供給しない。このため、音声切替部１８は、そのまま音声出力をＯＦＦの状態に維持する。
【００２８】
以上の処理動作により、音声出力の切り替えが行われる。即ち、マイクロホン装置１は、マイクロ波のドップラ効果を用いて話者Ｓの唇が動きを検出することにより、音声出力の切り替えを行う。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態に係るマイクロホン装置１によれば、送受信部１４を介して授受される送出波と反射波とに基づいて、話者Ｓの唇の動きを検出することが可能であり、画像認識装置やカメラといった大型の付属装置なしに、話者の発話期間を検出することができる。
【００３０】
また、マイクロ波を用いていることにより、指向性が強く、送出波がほぼ話者Ｓの唇に当たる（なるべく他の部分に当たらない）ように調整することが可能である。これにより、話者Ｓが発話しているか否か（唇が動いているか否か）を正確に検出することができる。
【００３１】
さらに、本発明では、送出波と反射波との間のドップラ効果を利用することにより、発話を検出している。すなわち、「運動」を表す成分を含まない反射波では発話は検出されないため、例えば、送受信部１４を外装する筐体の中で起こる乱反射によって生じる反射波（筐体内反射波）の影響を考慮することなく、発話の検出を行うことができる。
【００３２】
尚、本発明は上記実施の形態で示したものに限定されず、様々な変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施の形態では、マイクロホン装置１は図２に示すようなピンマイク状の外形を有するものとして説明した。しかし、マイクロホン装置１の外形や使用形態はこれに限定されるものではなく、話者Ｓが徒手により保持した状態で使用されるハンドマイクや、車のダッシュボード等の特定の場所に設置されるスタンドマイク等としても実現可能である。その際には、指向性の強いマイクロ波が正確に唇に当たるよう、発話の際に話者Ｓ自身がマイクロホン装置１との位置関係が調整される。
【００３３】
また、上記実施の形態において、周波数の差に相当する信号が話者Ｓの発話を示すものであるか否かを判定する際、その信号レベルを所定の閾値と比較するものとしたが、この閾値は特定の値に限定されない。例えば、子供と大人、欧米人と日本人などでは、言葉を発する際の口の開き方が異なっており、予めそれに合わせて閾値を設定しておくことにより、より正確に話者の発話期間を検出することが可能となる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、送受信部１４は物理的に２つの部分（送信アンテナ１４１と受信アンテナ１４２）を有するパッチアンテナであるとして説明したが、これに限定されず、例えば、導波管の先端をホーン状に開口することにより構成されるホーンアンテナとして実現することも可能である。
【００３５】
また、上述した整流部、発話判定部等の細かい構成は、上記実施の形態で示した例に限定されるものではなく、個々の部分が目的を達成可能に構成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係るマイクロホン装置の構成図である。
【図２】図１のマイクロホン装置が実際に使用される際の形態を模式的に示す図である。
【図３】図１のマイクロホン装置が行う音声切替のための処理動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  マイクロホン装置
１１  集音部
１２  発振部
１３  信号分離部
１４  送受信部
１５  混合部
１６  整流部
１７  発話判定部
１８  音声切替部
【図１】
2006047607.tif 000003
【図２】
2006047607.tif 000004
【図３】
2006047607.tif 000005